心臟瓣膜置換術(shù)后心室內(nèi)氣泡栓子的研究進(jìn)展

王光亮 吳雪梅

(1東北國(guó)際醫(yī)院老年醫(yī)學(xué)中心，遼寧 沈陽(yáng) 110000；2吉林大學(xué)第一醫(yī)院)

心臟機(jī)械瓣膜置換術(shù)后的患者，在超聲下可見(jiàn)一些可移動(dòng)的、高反射、發(fā)亮的信號(hào)影，通常被我們認(rèn)為是微氣泡信號(hào)影。Balakrishnan等〔1〕發(fā)現(xiàn)非瓣膜術(shù)后的中心靜脈置管的患者心室、心房?jī)?nèi)氣泡超聲影像改變。主動(dòng)脈機(jī)械瓣膜術(shù)后超聲下可以發(fā)現(xiàn)許多栓子信號(hào)，N?tzold等〔2〕認(rèn)為栓子信號(hào)是氣體的可能性大。心臟瓣膜置換術(shù)后，復(fù)查心臟彩超可見(jiàn)心室內(nèi)氣泡栓子的報(bào)道國(guó)內(nèi)相關(guān)文獻(xiàn)較少。1975年人工機(jī)械瓣膜相關(guān)的微氣泡被第一次報(bào)道〔3〕，目前氣泡產(chǎn)生的機(jī)制尚不完全清楚。查閱了國(guó)內(nèi)和國(guó)外關(guān)于心室內(nèi)氣泡栓子的相關(guān)文獻(xiàn)，本文對(duì)心臟瓣膜置換術(shù)后心室內(nèi)氣泡栓子的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 可能的機(jī)制

1.1可能與瓣膜產(chǎn)生的氣穴現(xiàn)象有關(guān) 氣穴〔4〕來(lái)自拉丁文“cavitus”，指空虛、空處的意思。氣穴現(xiàn)象是由于機(jī)械力，如由船用的旋轉(zhuǎn)機(jī)械力產(chǎn)生的致使液體中的低壓氣泡突然形成并破裂的現(xiàn)象。高速液體繞物體和繞角點(diǎn)流動(dòng)的壓強(qiáng)降低(可根據(jù)伯努利方程定性得到這一結(jié)論，即速度高的地方壓強(qiáng)低)可導(dǎo)致局部有界的氣泡或氣體生成，此現(xiàn)象稱為氣穴，也叫空化現(xiàn)象，是局部有界的閃蒸發(fā)并隨后的凝結(jié)，或是由于壓強(qiáng)降低致使溶解在液體中的氣體的釋放。Rambod等〔5〕認(rèn)為瓣膜關(guān)閉產(chǎn)生突然的壓力下降并且在瓣膜的主動(dòng)脈側(cè)產(chǎn)生湍流現(xiàn)象。如此大的氣體濃度梯度，使溶解的氣體在瓣膜關(guān)閉時(shí)湍流的核心低壓力區(qū)釋放，最終形成了主動(dòng)脈側(cè)的微氣泡。Kort等〔6〕也認(rèn)為微氣泡的產(chǎn)生是與瓣膜兩側(cè)產(chǎn)生的壓力變化有關(guān)?？昭馀荼患す鈹z影機(jī)探測(cè)到其非常不穩(wěn)定在0.5 ms內(nèi)就已經(jīng)消逝了〔7〕。Graf等〔8〕探測(cè)到的空穴直徑達(dá)到1.8 mm，推測(cè)可能是血細(xì)胞被瓣膜破壞后破裂產(chǎn)生的空穴，他們的研究發(fā)現(xiàn)空穴氣泡在0.1 ms內(nèi)即消失了。Catapano等〔9〕報(bào)道1例經(jīng)食道超聲發(fā)現(xiàn)人工機(jī)械二尖瓣置換術(shù)后存在心室微氣泡的患者，他們亦考慮微氣泡的產(chǎn)生與氣穴現(xiàn)象有關(guān)。但是Li等〔10〕的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，湍流在氣穴形成的過(guò)程中所承擔(dān)的作用并不是很大。Lo等〔11〕實(shí)驗(yàn)亦發(fā)現(xiàn)湍流內(nèi)部的壓力改變?yōu)?50 mm汞柱，并不足以產(chǎn)生出現(xiàn)氣泡的氣穴現(xiàn)象，所以氣泡的產(chǎn)生與氣穴之間的關(guān)系仍需進(jìn)一步研究。Li等〔12〕實(shí)驗(yàn)同樣發(fā)現(xiàn)湍流單獨(dú)并不足以產(chǎn)生足夠大的氣穴產(chǎn)生氣泡，他們也認(rèn)為還有其他的因素導(dǎo)致氣泡的產(chǎn)生，進(jìn)一步的研究是必要的。Johansen〔13〕認(rèn)為氣穴現(xiàn)象可以導(dǎo)致栓塞事件的增多，對(duì)人體是有害的。Milo等〔14〕同樣發(fā)現(xiàn)那些機(jī)械瓣膜置換術(shù)后的病人，用多普勒超聲心動(dòng)圖檢測(cè)在閥門關(guān)閉的瞬間出現(xiàn)的明亮，強(qiáng)烈，高速度和持續(xù)的回聲。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)他們認(rèn)為，在機(jī)械瓣膜關(guān)閉瞬間的流體中氣泡形成；瓣膜關(guān)閉后隨著旋渦的形成，氣泡迅速變大。Bachmann等〔15〕通過(guò)實(shí)驗(yàn)提出假設(shè)，他們認(rèn)為很可能是在氣穴現(xiàn)象形成的漩渦的中心低壓力區(qū)產(chǎn)生的氣泡，并且在這個(gè)低壓力的核心區(qū)域，微氣泡之間彼此融合氣泡擴(kuò)大。Chandran等〔16〕實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在較硬的機(jī)械瓣膜移動(dòng)速度最快的部位最早產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象。

1.2微氣泡的產(chǎn)生與植入心臟瓣膜的形狀和功能有關(guān) Milo等〔17〕研究發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致微氣泡的產(chǎn)生是目前心臟機(jī)械瓣膜的固有缺陷。Mackay等〔18〕在模擬的循環(huán)中檢測(cè)到微氣泡的存在，并且發(fā)現(xiàn)超聲信號(hào)與瓣膜的形狀和大小有關(guān)。Kaymaz等〔19〕入組279例心臟瓣膜置換術(shù)患者，其中生物瓣膜植入的患者全部沒(méi)有微氣泡的產(chǎn)生。Kaymaz等〔19〕認(rèn)為微氣泡的產(chǎn)生與二尖瓣植入心臟瓣膜的形狀和功能有關(guān)。Lee等〔20〕實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)氣穴現(xiàn)象的持續(xù)時(shí)間與瓣膜關(guān)閉的速度有關(guān)。Eichler等〔21〕研究表明，氣穴現(xiàn)象的產(chǎn)生不但與瓣膜的形狀大小有關(guān)，而且還與瓣膜被置入的位置有關(guān)。Lee等〔22〕實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，增加瓣膜的柔軟性和心臟相協(xié)調(diào)性可以有效地降低氣穴現(xiàn)象的出現(xiàn)，建議這也是未來(lái)人工瓣膜的發(fā)展趨勢(shì)。

1.3與血清中的乳酸脫氫酶含量有關(guān) Gencbay等〔23〕入組研究了150例人工機(jī)械心臟瓣膜置換術(shù)后瓣膜功能正常的患者，其中98例雙葉瓣患者，52例單葉瓣患者。發(fā)現(xiàn)微氣泡現(xiàn)象發(fā)生比例比我們以前發(fā)現(xiàn)的報(bào)道要多，他們發(fā)現(xiàn)75%的機(jī)械瓣膜置換術(shù)后的病人存在微氣泡現(xiàn)象。并且行人工雙葉瓣置換術(shù)的病人發(fā)生微氣泡現(xiàn)象高達(dá)99%明顯要比人工單葉瓣置換術(shù)的病人發(fā)生微氣泡現(xiàn)象40%要高得多。62%的病人在降主動(dòng)脈亦發(fā)現(xiàn)了微氣泡。乳酸脫氫酶(LDH)的水平與微氣泡相關(guān)性強(qiáng)，瓣膜導(dǎo)致的溶血進(jìn)一步促進(jìn)了微氣泡的產(chǎn)生。在實(shí)驗(yàn)室的研究中Gencbay等〔23〕發(fā)現(xiàn)微空穴被檢測(cè)到在1 ms內(nèi)就消逝了。然而在Gencbay等〔23〕研究中微氣泡甚至可以在42 cm外的降主動(dòng)脈被發(fā)現(xiàn)。所以一定有某種因素使微氣泡可以長(zhǎng)時(shí)間存在。我們知道的物理定律是，微氣泡因?yàn)閮?nèi)外的張力在一種不穩(wěn)定的狀態(tài)下，不是互相融合就是破裂分解。增加外張力可以使氣泡存在的時(shí)間更長(zhǎng)。

1.4微氣泡自身的成分決定其穩(wěn)定性 Abou-Saleh等〔24〕發(fā)現(xiàn)改變微氣泡的成分構(gòu)成可以改變微氣泡自身表面張力，進(jìn)而改變微氣泡在血液中存在的時(shí)間長(zhǎng)度。Lin等〔25〕甚至發(fā)現(xiàn)在主動(dòng)脈根部亦可以發(fā)現(xiàn)微氣泡。

1.5微氣泡最有可能的成分是二氧化碳 Lin等〔25〕實(shí)驗(yàn)認(rèn)為微氣泡的產(chǎn)生與血液內(nèi)含有的二氧化碳濃度有關(guān)，因?yàn)槎趸嫉囊兹芙庑?，微氣泡是二氧化碳的可能性大。Biancucci等〔26〕實(shí)驗(yàn)也認(rèn)為機(jī)械瓣膜產(chǎn)生的氣泡是二氧化碳的可能性大。Girod等〔27〕實(shí)驗(yàn)認(rèn)為相對(duì)氣穴現(xiàn)象本身來(lái)說(shuō)，血液中的二氧化碳的釋放，是瓣膜關(guān)閉瞬間產(chǎn)生的氣泡更重要的原因。Herbertson等〔28〕發(fā)現(xiàn)二氧化碳的濃度并不影響氣穴現(xiàn)象的規(guī)模程度，但是卻與微氣泡的產(chǎn)生有著密切的關(guān)系。Martens等〔29〕發(fā)現(xiàn)二氧化碳具有更快的易溶解性，所以導(dǎo)致血管遠(yuǎn)端的癥狀病變的危害要相對(duì)來(lái)說(shuō)小一些。但是Boussuges等〔30〕發(fā)現(xiàn)1例潛水人員心室及心房?jī)?nèi)存在大量氣泡信號(hào)與我們報(bào)道的病人的心室內(nèi)氣泡超聲信號(hào)影像一致，但是他們認(rèn)為潛水人員的心臟內(nèi)氣泡信號(hào)為氮?dú)狻?/p>

2 微氣泡對(duì)人體的危害

機(jī)械瓣膜置換術(shù)后微氣泡相關(guān)的臨床癥狀目前仍不能被完全確定。盡管有一些推測(cè)〔31～36〕，它們可能會(huì)導(dǎo)致一些隱性的神經(jīng)系統(tǒng)改變，尤其是那些更高級(jí)的大腦功能例如演講和記憶，但是相反的觀點(diǎn)依然被提出〔37〕，所以目前大規(guī)模的臨床試驗(yàn)仍是必要的。Brakken等〔38〕發(fā)現(xiàn)數(shù)例機(jī)械瓣膜術(shù)后的患者存在微氣泡腦栓塞，說(shuō)明微氣泡可以到達(dá)腦部血管。Dauzat等〔39〕共入組了72例瓣膜置換術(shù)后的患者。應(yīng)用經(jīng)顱多普勒超聲(TCD)檢測(cè)頸動(dòng)脈、 椎動(dòng)脈、 鎖骨下動(dòng)脈、 大腦前、 中、 后動(dòng)脈，其中有腦部癥狀的患者7例，7例中6 例機(jī)械瓣患者均在腦血管中發(fā)現(xiàn)存在微氣泡信號(hào)；另外1例生物瓣膜置換術(shù)后的患者，雖然存在腦部癥狀但是沒(méi)有在腦血管中發(fā)現(xiàn)微氣泡信號(hào)。72例入組患者中有65例患者沒(méi)有腦部癥狀，65例沒(méi)有腦部癥狀的患者中24例在腦血管中發(fā)現(xiàn)存在微氣泡信號(hào)，其余41例沒(méi)有發(fā)現(xiàn)微氣泡信號(hào)的患者中20例為機(jī)械瓣膜置換術(shù)后、21例為生物瓣膜置換術(shù)后。Sünbül等〔40〕實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，進(jìn)入腦部的氣泡數(shù)量與患者的心率有關(guān)，建議心率控制是必不可少的機(jī)械心臟瓣膜患者神經(jīng)認(rèn)知功能的保護(hù)措施。同時(shí)他們也認(rèn)為微氣泡的產(chǎn)生與氣穴現(xiàn)象有關(guān)。Rifaie等〔41〕在1例患者經(jīng)皮二尖瓣成形術(shù)中發(fā)生了冠狀動(dòng)脈的氣泡栓塞，說(shuō)明二尖瓣位置的氣泡可以到達(dá)冠狀動(dòng)脈。Brennen〔42〕的文章中提到空穴現(xiàn)象導(dǎo)致的微氣泡可以破壞紅細(xì)胞。Takiura等〔43〕認(rèn)為氣穴現(xiàn)象對(duì)機(jī)械瓣膜本身來(lái)說(shuō)也是有害的，并且長(zhǎng)時(shí)間后可能會(huì)損害機(jī)械瓣膜，他們采用頻閃儀、高速攝像機(jī)檢測(cè)機(jī)械瓣膜周圍的氣穴現(xiàn)象的時(shí)空分布。但是究竟具體對(duì)瓣膜本身的危害仍需進(jìn)一步研究。

3 討 論

Graf等〔8〕在體外實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明，幾乎所有的二尖瓣機(jī)械瓣置換者，在瓣膜關(guān)閉于二尖瓣位時(shí)都出現(xiàn)氣穴現(xiàn)象。目前大家比較贊同的觀點(diǎn)是，氣穴現(xiàn)象使微氣泡產(chǎn)生，氣泡產(chǎn)生的多少與植入瓣膜的種類、大小、形狀有關(guān)，微氣泡存在的持續(xù)時(shí)間與血液中的化學(xué)成分有關(guān)，微氣泡最有可能的成分是二氧化碳。微氣泡可以導(dǎo)致腦部微循環(huán)損傷已經(jīng)被證實(shí)，但是其他器官的損傷目前還不十分確定，但是微氣泡的產(chǎn)生對(duì)人體是有害的已經(jīng)得到了公認(rèn)。雖然研究證實(shí)生物瓣膜置換術(shù)后沒(méi)有微氣泡產(chǎn)生現(xiàn)象，但是生物瓣膜使用年限低的缺點(diǎn)使得我們不得不考慮應(yīng)用機(jī)械瓣膜。展望未來(lái)，如何開發(fā)出產(chǎn)生微氣泡更少甚至是不產(chǎn)生微氣泡的機(jī)器瓣膜材料是科學(xué)家研究的方向。Li等〔44〕研制出一種新的心臟機(jī)械瓣膜所產(chǎn)生的氣穴現(xiàn)象明顯比圣猶達(dá)公司的雙葉瓣要少。Sch?nburg等〔45〕希望通過(guò)氣泡捕獲裝置(DBT)減少主動(dòng)脈瓣置換術(shù)的患者微氣泡載荷，但是該裝置的作用并不是很明顯。